ホウ素中性子捕捉療法における中性子ビームの患者個別最適化に関する研究

• 研究課題/領域番号: 17K15800
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 医学物理学・放射線技術学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 加茂前 健 名古屋大学, 医学部附属病院, 病院助教 (60706282)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: BNCT / 三次元造形 / 3Dプリンタ / モンテカルロシミュレーション / 中性子計測 / 医学物理学 / 放射線 / 3D printing

研究成果の概要

本研究の目的は、ホウ素中性子補足療法 (BNCT) において、病巣の形態や重要臓器との位置関係を考慮し、患者個別に中性子ビームを最適変調することで、正常組織の被ばく線量を低減可能にする、中性子ビーム制御フィルタを開発することである。我々が共同開発したMaterial jetting法によるナノコンポジットハイドロゲル立体造形 (3Dプリント) 技術を用い、大部分が水で構成され力学的に柔軟かつ靭性の高いビーム制御フィルタの造形に成功した。実測及びモンテカルロシミュレーションにより、本フィルタは中性子ビームの強度及びエネルギーを変調する機能を有することを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究においては、主として2つの挑戦的課題に取り組んだと言える。まずBNCTにおいて患者個別に中性子ビームを最適変調するという新しい治療戦略確立を目指して、3Dプリンタの適応を試みた。そして一般的3Dプリンタ材料はポリ乳酸樹脂やABS樹脂であり中性子反応断面積が小さく本用途には不向きであるため、研究代表者が共同開発を行っているナノコンポジットハイドロゲル立体造形技術を応用し、新規材料開発に取り組んだ。これらの研究成果は、BNCTの治療効果向上と有害事象低減に向けた技術革新に貢献すると共に、三次元造形技術分野やナノテクノロジー分野などの幅広い関連分野で大きなインパクトを与えるものである。

研究成果

• [雑誌論文] Evaluation of newly implemented dose calculation algorithms for multileaf collimator-based CyberKnife tumor-tracking radiotherapy. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kohei Kawata, Takeshi Kamomae, Hiroshi Oguchi, Fumitaka Kawabata, Kuniyasu Okudaira, Mariko Kawamura, Kazuhiro Ohtakara, Yoshiyuki Itoh, Shinji Naganawa
  • 雑誌名: Medical Physics 巻: 47 ページ: 1391-1403
  • DOI: 10.1002/mp.14013
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Whole abdominopelvic intensity-modulated radiation therapy for peritoneal disseminated rhabdomyosarcoma with three-year follow-up: a case report. (2019)
  • 著者名/発表者名: Mariko Kawamura, Kuniyasu Okudaira, Yoshiyuki Itoh, Takeshi Kamomae, Eri Nishikawa, Hideki Muramatsu, Yoshiyuki Takahashi, Kazuki Yokota, Shinji Naganawa
  • 雑誌名: Radiation Oncology 巻: 14(1) ページ: 127-127
  • DOI: 10.1186/s13014-019-1333-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dosimetric Characterization of a novel surface collimator with tungsten functional paper for electron therapy. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawai Y, Tamura M, Amano M, Kamomae T, Monzen H.
  • 雑誌名: Anticancer Research 巻: 39 ページ: 2839-2843
  • DOI: 10.21873/anticanres.13412
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Three-Dimensional Printed Compensator for Improvement of Dose Distribution in Boron Neutron Capture Therapy: A Preliminary Study (2019)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kamomae, Yoshinori Sakurai, Masataka Oita, Takushi Takata, Tatsuya Niimi, Takashi Matsumura, Takuya Saito, Tomohiro Komada, Katsuhiko Kato, Yoshiyuki Itoh, and Shinji Naganawa
  • 雑誌名: Medical Physics 巻: 46(6)
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Beam Quality Conversion Factor of a MicroDiamond Detector in Flattened and Un-Flattened High-Energy Photon Beams (2019)
  • 著者名/発表者名: Takuya Saitou, Ken Hirayama, Morihito Shimizu, Yuichiro Morishita, Kuniyasu Okudaira, Takeshi Kamomae, Hiroshi Oguchi, Masanori Sato, Masato Hoshina
  • 雑誌名: Medical Physics 巻: 46(6)
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Dosimetric feasibility of using tungsten-based functional paper for flexible chest wall protectors in intraoperative electron radiotherapy for breast cancer (2018)
  • 著者名/発表者名: Kamomae Takeshi、Monzen Hajime、Kawamura Mariko、Okudaira Kuniyasu、Nakaya Takayoshi、Mukoyama Takashi、Miyake Yoshikazu、Ishihara Yoshitomo、Itoh Yoshiyuki、Naganawa Shinji
  • 雑誌名: Phys Med Biol 巻: 63 ページ: 015006-015006
  • DOI: 10.1088/1361-6560/aa96cf
  • NAID: 120006473526
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel radiation protection device based on tungsten functional paper for application in interventional radiology. (2017)
  • 著者名/発表者名: Monzen H, Tamura M, Shimomura K, Onishi Y, Nakayama S, Fujimoto T, Matsumoto K, Hanaoka K, Kamomae T.
  • 雑誌名: Journal of Applied Clinical Medical Physics 巻: 18(3) ページ: 215-220
  • DOI: 10.1002/acm2.12083
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Influence of multi-leaf collimator leaf transmission on head and neck intensity-modulated radiation therapy and volumetric-modulated arc therapy planning (2017)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Motoharu、Tominaga Masahide、Kamomae Takeshi、Ikushima Hitoshi、Kitaoka Motonori、Bando Ryota、Sakuragawa Kanako、Oita Masataka
  • 雑誌名: Japanese Journal of Radiology 巻: 35 号: 9 ページ: 511-525
  • DOI: 10.1007/s11604-017-0661-8
  • NAID: 50012661035
  • ISSN: 1867-1071, 1867-108X
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical usefulness of MLCs in robotic radiosurgery systems for prostate SBRT (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomida Masashi、Kamomae Takeshi、Suzuki Junji、Ohashi Yoichi、Itoh Yoshiyuki、Oguchi Hiroshi、Okuda Takahito
  • 雑誌名: Journal of Applied Clinical Medical Physics 巻: 18 ページ: 124-133
  • DOI: 10.1002/acm2.12128
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Three-dimensional printer-generated patient-specific phantom for artificial in vivo dosimetry in radiotherapy quality assurance (2017)
  • 著者名/発表者名: Kamomae Takeshi、Shimizu Hidetoshi、Nakaya Takayoshi、Okudaira Kuniyasu、Aoyama Takahiro、Oguchi Hiroshi、Komori Masataka、Kawamura Mariko、Ohtakara Kazuhiro、Monzen Hajime、Itoh Yoshiyuki、Naganawa Shinji
  • 雑誌名: Physica Medica 巻: 44 ページ: 205-211
  • DOI: 10.1016/j.ejmp.2017.10.005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] IGBT導入に向けたcontour精度の検証：high volume centerでの導入に向けて (2019)
  • 著者名/発表者名: 川村麻里子、伊藤善之、大宝和博、伊藤淳二、 中原理絵、大家祐実、香西由加、高瀬裕樹、 小野玉美、加茂前健、長縄慎二
  • 学会等名: 日本医学放射線学会第167回中部地方会
• [学会発表] A phase I/II trial of Intra-Operative Breast radiotherapy in an Asian population: 10-year results (2019)
  • 著者名/発表者名: Mariko Kawamura, Yoshiyuki Itoh, Takeshi Kamomae, Junji Ito, Yumi Oie, Kazuhiro Ohtakara, Shinji Naganawa
  • 学会等名: ESTRO meets Asia 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Feasibility of using tungsten functional paper as a thin bolus for electron beam radiotherapy (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Takei, Takeshi Kamomae, Hidekazu Nambum, Mikoto Tamura, Hajime Monzen
  • 学会等名: 19th Asia-Oceania Congress of Medical Physics
  • 国際学会
• [学会発表] 管電圧依存特性を改善する画像再構成法における2種類のCT値-電子密度測定ファントム間差異の基礎検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 川端文隆, 加茂前健, 中谷隆佳, 奥平訓康, 三宅良和, 阿部真治
  • 学会等名: 第47回日本放射線技術学会秋季学術大会
• [学会発表] 線量検証用ファントムにおける設置位置精度の定量化と向上のための新規X線不透過マーカーシステムの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健太郎，加茂前健，川端文隆，杉田和真， 奥平訓康，川田晃平，大宝和博，小口宏
  • 学会等名: 第47回日本放射線技術学会秋季学術大会
• [学会発表] 蛍光ガラス線量計による二次元線量分布評価に向けた基礎的検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 南川貴美子，太田志保，加茂前健，川田晃平， 中谷隆佳，奥平訓康，小口宏
  • 学会等名: 第47回日本放射線技術学会秋季学術大会
• [学会発表] An attempt to create a hollow blood vessel model by direct inkjet 3D printing (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Komada, Takeshi Kamomae, Takashi Matsumura, Takuya Saito, Tatsuya Niimi, Masaya Matsushima, Ryota Hyodo, Shinji Naganawa
  • 学会等名: Cardiovascular and Interventional Radiological Society of Europe 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Development of three-dimensional printed compensator for improvement of dose distribution in boron neutron capture therapy: A preliminary study (2019)
  • 著者名/発表者名: akeshi Kamomae, Yoshinori Sakurai, Masataka Oita, Takushi Takata, Tatsuya Niimi, Takashi Matsumura, Takuya Saito, Tomohiro Komada, Katsuhiko Kato, Yoshiyuki Itoh, and Shinji Naganawa
  • 学会等名: 61st AAPM Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Beam Quality Conversion Factor of a MicroDiamond Detector in Flattened and Un-Flattened High-Energy Photon Beams (2019)
  • 著者名/発表者名: Takuya Saitou, Ken Hirayama, Morihito Shimizu, Yuichiro Morishita, Kuniyasu Okudaira, Takeshi Kamomae, Hiroshi Oguchi, Masanori Sato, Masato Hoshina
  • 学会等名: 61st AAPM Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 早期乳癌に対する乳房温存手術＋術中放射線部分照射：10年の結果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 川村麻里子, 伊藤善之, 大宝和博, 岡田徹, 伊藤淳二, 大家祐実, 加茂前健, 長縄慎二
  • 学会等名: 日本医学放射線学会第166回中部地方会
• [学会発表] Influence of implanted metals in new CT reconstruction algorithm for radiotherapy treatment planning (2019)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kamomae, Takayoshi Nakaya, Fumitaka Kawabata, Kuniyasu Okudaira, Motoki Kumagai, Hiroshi Oguchi, Yoshiyuki Itoh, Shinji Naganawa
  • 学会等名: European SocieTy for Radiotherapy and Oncology (ESTRO) 38
  • 国際学会
• [学会発表] Comparison single treatment planning and multiple planning for multiple targets in Cyberknife therapy (2019)
  • 著者名/発表者名: Motoki Kumagai, Kazuhiro Ohtakara, Takeshi Kamomae, Fumitaka Kawabata, Kuniyasu Okudaira, Yoshiyuki Itoh, Shinji Naganawa
  • 学会等名: 第117回日本医学物理学会学術大会
• [学会発表] Novel electron density based-CT image from single- and dual-energy scanning for radiation therapy treatment planning (2019)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kamomae, Fumitaka Kawabata, Takayoshi Nakaya, Kuniyasu Okudaira, Motoki Kumagai, Yoshikazu Miyake, Hiroshi Oguchi, Yoshiyuki Itoh, Shinji Naganawa
  • 学会等名: 第117回日本医学物理学会学術大会
• [学会発表] Evaluation of Finite-size pencil beam and Monte Carlo dose calculation algorithms for tumor-tracking intensity modulated radiation therapy (2019)
  • 著者名/発表者名: Kohei Kawata, Takeshi Kamomae, Fumitaka Kawabata, Kuniyasu Okudaira, Yoshikazu Miyake, Hiroshi Oguchi
  • 学会等名: 第117回日本医学物理学会学術大会
• [学会発表] Beam quality conversion factor of Exradin ionization chambers for a CyberKnife photon beam (2019)
  • 著者名/発表者名: Morihito Shimizu,Takuya Saitou, Ken Hirayama, Yuichiro Morishita, Sadahiro Seno, Kuniyasu Okudaira, Takeshi Kamomae, Hiroshi Oguchi
  • 学会等名: 第117回日本医学物理学会学術大会
• [学会発表] Determination of beam quality conversion factor of a microDiamod detector in a CyberKnife photon beam by using a compact calorimeter (2019)
  • 著者名/発表者名: Takuya Saitou, Ken Hirayama, Morihito Shimizu, Yuichiro Morishita, Masao Hoshina, Masanori Sato, Kuniyasu Okudaira, Takeshi Kamomae, Hiroshi Oguchi
  • 学会等名: 第117回日本医学物理学会学術大会
• [学会発表] 放射線治療計画用MRI画像における撮像装置依存の歪みの評価と歪み補正の有用性の検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 奥平 訓康、加藤 裕、加茂前 健、飯田 直人、三宅 良和、阿部 真治
  • 学会等名: 第75回日本放射線技術学会総会学術大会
• [学会発表] The Dosimetric Effects of Rotation Error Correction and Comparison of Different Correction Methods on Volumetric Modulated Arc Therapy for Prostate Cancer (2018)
  • 著者名/発表者名: Kuniyasu Okudaira, Takayoshi Nakaya, Yumiko Noguchi, Takeshi Kamomae, Yoshikazu Miyake, Shinji Abe, Yoshiyuki Itoh
  • 学会等名: 第74回日本放射線技術学会総会学術大会
• [学会発表] 小児の頭部放射線治療における正常組織吸収線量の簡易推定モデルの作成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小森雅孝, 横瀬翔一, 川浦稚代, 藤井啓輔, 川端文隆, 奥平訓康, 清水秀年, 加茂前健, 小口宏
  • 学会等名: 第46回日本放射線技術学会秋季学術大会
• [学会発表] Feasibility of novel thin bolus using tungsten functional paper for electron beam radiotherapy (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kamomae, Hajime Monzen, Kazuma Sugita, Kuniyasu Okudaira, Morikazu Amano, Yoshihiro Kawai, Hiroshi Oguchi, Motoki Kumagai, Mariko Kawamura, Kazuhiro Ohtakara, Yoshiyuki Itoh, Shinji Naganawa
  • 学会等名: 18th Asia-Oceania Congress of Medical Physics (AOCMP) and 16th South-East Asia Congress of Medical Physics (SEACOMP)
  • 国際学会
• [学会発表] In an appropriate and effective way to CT imaging for Deformable Image Registration (2018)
  • 著者名/発表者名: Morikazu Amano, Yoshihiro Kawai, Yasuhiko Matsuoka, Makoto Sakashita, Noriyuki Kadoya, Takeshi Kamomae, Hajime Monzen
  • 学会等名: 18th Asia-Oceania Congress of Medical Physics (AOCMP) and 16th South-East Asia Congress of Medical Physics (SEACOMP)
  • 国際学会
• [学会発表] Commissioning and quality assurance of CyberKnife tumor-tracking intensity modulated radiation therapy (TT-IMRT) using dynamic thorax phantom (2018)
  • 著者名/発表者名: Kohei Kawata, Takeshi Kamomae, Fumitaka Kawabata, Kuniyasu Okudaira, Hiroshi Oguchi
  • 学会等名: 18th Asia-Oceania Congress of Medical Physics (AOCMP) and 16th South-East Asia Congress of Medical Physics (SEACOMP)
  • 国際学会
• [学会発表] A new shield for intra operative electron radiotherapy (IOERT) of early breast cancer (2017)
  • 著者名/発表者名: Mariko Kawamura, Takeshi Kamomae, Yoshiyuki Itoh, Tohru Okada, Seiji Kubota, Kana Kimura, Yuka Kozai, Yumi Oie, Yuki Takase, Shinji Naganawa
  • 学会等名: The 2nd Meeting of Federation of Asisan Organizations for Radiation Oncology (FARO)
  • 国際学会
• [学会発表] MRI-visible phantom fabricated using material jetting three-dimensional printing with nanocomposite hydrogel for MRI-guided therapy simulation (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kamomae, Tomohiro Komada, Yutaka Kato, Kuniyasu Okudaira, Takashi Matsumura, Yoshihiro Norikane, Tatsuya Niimi, Yoshiyuki Itoh, Shinji Naganawa
  • 学会等名: 8th Japan-Korea Joint Meeting on Medical Physics
  • 国際学会
• [学会発表] Characterization of stochastic noise and post-irradiation density growth for GAFCHROMIC EBT-XD films in therapeutic photon beam dosimetry (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Onishi, Hajime Monzen, Takeshi Kamomae, Shinichi Nakayama, Yutako Oyama, Hirofumi Enomoto, Miharu Oshima, Ayako Mori
  • 学会等名: 8th Japan-Korea Joint Meeting on Medical Physics
  • 国際学会
• [学会発表] 3Dプリンタの医用応用と放射線治療品質管理への利用に向けて (2017)
  • 著者名/発表者名: 加茂前 健
  • 学会等名: 東海放射線腫瘍研究会第45回技術部会
  • 招待講演
• [学会発表] An attempt to create a blood vessel model by 3D printer using a hydrogel (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Komada, Takeshi Kamomae, Jun Ito, Hiroyasu Umakoshi, Ken Nagasaka, Masaya Matsushima, Kojiro Suzuki, Makoto Tsuduki, Takeshi Uemura, Takashi Matsumura, Yoshihiro Norikane, Tatsuya Niimi, Shinji Naganawa
  • 学会等名: 第46回日本IVR学会総会
• [学会発表] A sensitivity calibration of radiophotoluminescent glass dosimeter for scattered therapeutic x-ray in water equivalent phantom (2017)
  • 著者名/発表者名: Shouichi Yokose, Masataka Komori, Takeshi Kamomae, Hidetoshi. Shimizu, Kuniyasu Okudaira, Fumiaki Kawabata, Hiroshi Oguchi
  • 学会等名: 第113回日本医学物理学術大会
• [学会発表] 放射線治療分野における3Dプリンタの活用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加茂前 健
  • 学会等名: 平成28年度東北大学医学物理セミナー
  • 招待講演
• [図書] Recent Advancements and Applications in Dosimetry (2018)
  • 著者名/発表者名: Lili Chen, C-M Charlie Ma, James Chun Lam Chow, Yi Hong Ong, Michele M. Kim, Timothy C. Zhu, Xiaofeng Zhu, Dandan Zheng, Yin Zhang, Victoria Y. Yu, Minsong Cao, Humza Nusrat, James Renaud, Arman Sarfehnia, Maria F. Chan, Benjamin Zwan, Peter B. Greer, Marek J. Maryanski, David V. Fried, Takeshi Kmaomae
  • 総ページ数: 372
  • 出版者: Nova Science Publishers, Inc.
  • ISBN: 9781536137590
• [備考] 医療に革新を起こすソフトマテリアル3D造形技術
  • URL: https://jp.ricoh.com/technology/institute/research/tech_soft_materials.html
• [産業財産権] 中性子線透過調整デバイス、中性子線透過調整デバイスの製造方法、及び中性子線照射量の調整方法 (2020)
  • 発明者名: 加茂前 健、新美 達也、松村 貴志、斉藤 拓也
  • 権利者名: 国立大学法人名古屋大学、株式会社リコー
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2020